СВЕТОДИОД-ПОМОЩНИК




Фотодиоды и фотоприемные устройства - стр. 9


Рис.5 Лавинное умножение генерированных светом носителей заряда в p-n переходе, смещенном в обратном направлении


Поглощение фотона является началом процесса, вызвавшего лавину. Коэффициент лавинного умножения М сильно зависит от напряжения смещения U. Эта зависимость может быть представлена эмпирической формулой

где показатель степени n принимает значения от 2 до 6 в зависимости как от характеристики полупроводникового материала, так и от структуры p-n-перехода. При U=Uпр с повышением напряжения происходит резкое увеличение коэффициента умножения, который может достигать 103. Обычно используют рабочие напряжения, при которых M= 10...100. Очевидно, что коэффициент лавинного умножения М и характеристики фотодиода сильно изменяются при изменении не только напряжения, но и температуры. Поэтому в электрической схеме смещения ЛФД необходимо предусматривать жесткие меры, устраняющие влияние этих изменений.

Процесс образования лавины носит вероятностный характер. Величина М изменяется случайным образом, флуктуируя около своего среднего значения. Это создает дополнительный шум, который весьма нежелателен. Для его уменьшения необходимо, чтобы коэффициенты ионизации электронов и дырок различались как можно более сильно, а лавинный пробой стимулировался носителями заряда, обладающими более высокими их значениями. Обычно такими носителями являются электроны.

Отношение коэффициентов ионизации электронов и дырок К=ап/ар в кремнии зависит от напряженности электрического поля, изменяясь примерно от 0,1 при E= 3 • 10s В/см до 0,5 при E=6-105 В/см. Поэтому для получения минимальных шумов желательно низкое значение напряженности электрического поля лавинного пробоя.

В германии коэффициент ионизации электронов и дырок сравнимы, K= 1 и среднеквадратичный дробовой шумовой ток изменяется по закону М3. Поэтому германиевые ЛФД обладают худшей обнаружительной способностью и меньшей D*, чем аналогичные диоды из кремния.

Рис.6 Зависимость тока I и коэффициента умножения М от напряжения для лавинного фотодиода




Содержание  Назад  Вперед